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1、4.1光的干涉,第4章光的波動性,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道什么是相干光源以及光產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件. 2.觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識雙縫干涉條紋的特點(diǎn)及其明暗條紋的位置特點(diǎn). 3.觀察薄膜干涉現(xiàn)象，知道薄膜干涉條紋的特點(diǎn)，并能用它解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) (1)史實(shí)：1801年，英國物理學(xué) 做了著名的光的 實(shí)驗(yàn)，成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象. (2)雙縫干涉圖樣：如圖1所示，用單色光去照射雙縫，屏幕上就會出現(xiàn) 的 的條紋.,托馬斯楊,雙縫干涉,明暗相間,
2、等距離,圖1,(3)干涉條件：兩列光的 相同，振動方向一致，且相位差恒定. (4)能發(fā)生干涉的兩束光稱為相干光. (5)意義：光的干涉現(xiàn)象充分表明光是一種 . 2.明暗條紋位置的判斷方法 當(dāng)兩個光源與屏上某點(diǎn)的距離差等于半波長的 倍(即恰好等于波長的 倍時)，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn) ；當(dāng)兩個光源與屏上某點(diǎn)的距離差等于半波長的 倍時，兩列光在這點(diǎn) ，這里出現(xiàn)暗條紋.,頻率,波,偶數(shù),亮條紋,整數(shù),奇數(shù),相互削弱,3.奇妙的薄膜干涉 (1)觀察薄膜干涉：如圖2所示，把這層液膜當(dāng)作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像時會發(fā)現(xiàn)水平方向的 的條紋.,明暗相間,圖2,(2)相干光
3、源：液膜 表面反射的兩列光波. (3)薄膜干涉的成因 光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置，前后兩個面的____ 光的 差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)____ ；在另一些位置，兩列波疊加后相互削弱，于是出現(xiàn) .,前后兩,光程,反射,紋,亮條,暗條紋,重點(diǎn)探究,一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),導(dǎo)學(xué)探究 麥克斯韋預(yù)言光是一種電磁波.光若是一種波，它就應(yīng)該有衍射、干涉現(xiàn)象，托馬斯楊通過雙縫實(shí)驗(yàn)觀察到了光的干涉現(xiàn)象，從而證明了光具有波動性.波發(fā)生干涉的必要條件是什么？托馬斯楊如何得到兩個相干光源的？,答案波發(fā)生干涉的必要條件是兩列波頻率相同.托馬斯楊通過兩個狹縫獲得了兩個相干
4、光源.,答案,知識深化 1.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖3所示.,圖3,2.單縫的作用：獲得線光源. 3.雙縫的作用：獲得兩個相干光源. 4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上出現(xiàn)一系列明暗相間的條紋. 5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光具有波動性.,例1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏上觀察到了彩色干涉條紋.若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時 A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失 B.有除紅色、綠色外的其他顏色的雙縫干涉條紋 C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上無任何光亮,解析,,
5、答案,解析兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等.利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光，在屏上形成干涉條紋，但分別用紅濾光片和綠濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，故選C.,二、光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件,導(dǎo)學(xué)探究 機(jī)械波發(fā)生干涉現(xiàn)象時，形成的圖樣有什么特點(diǎn)？光發(fā)生干涉現(xiàn)象時為什么會出現(xiàn)明暗相間的條紋？,答案機(jī)械波的干涉圖樣的特點(diǎn)是：振動加強(qiáng)區(qū)和振動減弱區(qū)相互間隔，其分布不變. 光發(fā)生干涉現(xiàn)象時，振動加強(qiáng)區(qū)和振動減弱區(qū)也會交替分布.反映在屏上，振動加強(qiáng)區(qū)，光能量較強(qiáng)亮；振動減弱區(qū)，光能量較弱暗，即得到明暗相間的干涉條紋.,答案,知識深化屏上某處出現(xiàn)
6、亮、暗條紋的條件 1.出現(xiàn)亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍.即： |PS1PS2|k2k (k0,1,2,3，) 2.出現(xiàn)暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍.即： |PS1PS2|(2k1) (k1,2,3，),例2在圖4楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知SS1SS2，且S1、S2到光屏上P點(diǎn)的路程差d1.5106 m.當(dāng)S為0.6 m的單色光源時，在P點(diǎn)處將形成____條紋；若將整個裝置放入某種介質(zhì)中，光源不變，介質(zhì)的折射率為1.2，則在P點(diǎn)處將形成____條紋.,圖4,答案,解析,暗,亮,解析若兩相干光源的振動同
7、相，則在離兩相干光源路程之差為光的波長的整數(shù)倍處會出現(xiàn)亮條紋，路程之差為光的半波長的奇數(shù)倍處會出現(xiàn)暗條紋，若兩相干光源的振動反相，則出現(xiàn)亮、暗條紋的情況剛好相反.由于SS1SS2，所以S1、S2處的光振動同相. 當(dāng)0.6 m時， 2.5，則P點(diǎn)處兩光振動反相，形成暗條紋；根據(jù)折射定律，當(dāng)光進(jìn)入介質(zhì)時波長 0.5 m，根據(jù) 3，則P點(diǎn)處兩光振動同相，形成亮條紋.,三、奇妙的薄膜干涉,導(dǎo)學(xué)探究 如圖5所示，在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光.把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，放在酒精燈旁，膜上就會出現(xiàn)燈焰的像.肥皂膜上為什么會出現(xiàn)燈焰的像呢？這個像有什么特點(diǎn)？,答案
8、液膜上的像是液膜前后兩個面反射的光形成的.特點(diǎn)：此像由明暗相間的水平條紋組成.,答案,圖5,知識深化 1.薄膜干涉的原理 與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，來自前后兩個面的反射光(用圖6中實(shí)線和虛線來代表)所走的路程差不同.路程差是光在介質(zhì)中波長的整數(shù)倍的位置上時，疊加后加強(qiáng)，出現(xiàn)了亮條紋；路程差是光在介質(zhì)中半波長的奇數(shù)倍的位置上時，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗條紋.,圖6,2.薄膜干涉中應(yīng)注意的問題 (1)觀察的是從膜前、后兩表面反射回來的光(眼睛與光源在膜的同一側(cè)) (2)用單色光照射時得到明暗相間的條紋，用白色光照射時得到彩色條紋.,例3用如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，圖
9、(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈，將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是 A.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)30時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)45時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)60時，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D.干涉條紋保持不變,圖7,解析,,答案,解析豎直肥皂膜是由重力作用產(chǎn)生的上薄下厚的薄膜，所以金屬線圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知，同一厚度處的干涉條紋在同一級次上，所形成的干涉條紋都是水平的，與金屬線圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，D正確.,,課堂要點(diǎn)小結(jié),光
10、的干涉,楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),,奇妙的薄膜干涉,裝置 現(xiàn)象：屏上形成明暗相間的條紋 結(jié)論：光具有波動性,,亮條紋：光程差是波長的整數(shù)倍 暗條紋：光程差是半波長的奇數(shù)倍,,出現(xiàn)明暗條 紋的條件,,現(xiàn)象 成因,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.能發(fā)生干涉的兩束光應(yīng)是 A.亮度一樣 B.顏色一樣 C.頻率相等 D.傳播方向相同,解析產(chǎn)生干涉的條件是兩光源的頻率相同，振動方向相同，相位差恒定.,解析,,答案,2.如圖8所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的路程差|r1r2|應(yīng)為,1,2,3,,答案,解析,圖8,1,2,3,3.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 m，若分別用頻率為f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是 A.單色光f1和f2分別照射時，均出現(xiàn)明條紋 B.單色光f1和f2分別照射時，均出現(xiàn)暗條紋 C.單色光f1照射時出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時出現(xiàn)暗條紋 D.單色光f1照射時出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時出現(xiàn)明條紋,解析,,答案,1,2,3,解析判定某處是明條紋還是暗條紋，關(guān)鍵是看該處到兩光源的光程差是該光波長的多少倍，若是整數(shù)倍，該處為明條紋；若為整數(shù)倍加半個波長，則為暗條紋.,
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